Sie werden intravenös zugeführt, verteilen sich im Plasma und werden aufgrund ihrer geringen Molekülgröße frei filtriert. Als körperfremde Substanz werden sie jedoch nicht resorbiert und verbleiben im Tubulussystem. Dort erzeugen sie einen osmotischen Druck, der den Übertritt von Wasser ins Interstitium hemmt, sodass mehr Wasser ausgeschieden wird. Ein Beispiel für ein osmotisches Diuretikum ist der Zuckeralkohol Mannitol (Mannit). Osmotische Diuretika werden nur selten eingesetzt, z.B. wenn bei einem Hirnödem oder einem Glaukomanfall schnell große Mengen Flüssigkeit eliminiert werden müssen.
Eine osmotische Diurese kann man auch bei einer Glucosurie bei Diabetes mellitus beobachten, wenn mehr Glucose filtriert wird als resorbiert werden kann.
